[发明专利]高抗裂镍基和不锈钢异种焊接接头及制备方法

说明书

本发明涉及一种高抗裂镍基和不锈钢异种焊接接头及制备方法，以总重量百分比计，焊缝金属中S≤0.005%，Si≤0.30%，S+P≤0.01%，Cr 28‑34%，Mo+Cu≤0.03%，Nb+Ta 0.5‑1.5%，Mn 0.4‑1.0%，余下为镍；采用脉冲电流焊接方式，平均电流为120‑150A，焊接参数P≤0.15，其中P=(I×V×T)/(D×F)，I为焊接电流（A），V为电源电压（V），T为焊接速度（mm/s），D为焊丝直径（mm），F为送丝速度（mm/s），且稀释率低于35%，该方法可用于核反应堆内不锈钢的异种金属焊接。

技术领域

本发明涉及一种高抗裂的异种金属焊接接头制备方法，属于焊接技术领域，特别是涉及镍基和不锈钢的异种金属焊接接头制备，可有效降低热裂纹，提高核反应堆内部构件的寿命和安全。

背景技术

核反应堆的内部构件中应用到大量不锈钢和镍基合金，其中涉及到很多不锈钢和低合金钢，不锈钢和镍基合金，以及低合金钢和镍基合金之间的异种焊接。异种金属焊接中，为避免焊接缺陷和裂纹，并提高可焊性，通常采用过渡层金属、镍基合金填充方式，以提高焊接接头质量。

镍基合金82/182(Ni-18Cr)和52/152(Ni-30Cr)是常用的两种填充材料，但前者的抗辐射、抗高温等性能劣于后者，且后者的抗应力腐蚀开裂优异，因而应用更为广泛。在施工实践中，Ni30Cr应用于不锈钢基材的焊接时，热裂纹倾向大，尤其是在304、308等不锈钢场合下，不易保证焊接接头质量，给结构安全带来隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供高抗裂性能、镍基和不锈钢的异种金属焊接接头制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

高抗裂镍基和不锈钢异种焊接接头，以总重量百分比计，焊缝金属中S≤0.005％，Si≤0.30％，S+P≤0.01％，Cr 28-34％，Mo+Cu≤0.03％，Nb+Ta 0.5-1.5％，Mn 0.4-1.0％，Si/S≤100，余下为镍；

高抗裂镍基镍基和不锈钢异种焊接接头制备方法，焊接参数P≤0.15，其中P＝(I×V×T)/(D×F)，I为焊接电流(A)，V为电源电压(V)，T为焊接速度(mm/s)，D为焊丝直径(mm)，F为送丝速度(mm/s)，且焊接接头的稀释率低于35％；

焊缝金属中化学成分说明如下：

S，一方面是杂质元素，容易引发晶界脆化，增加热裂纹倾向；另一方面是增加焊接熔池流动性元素，会增加焊接熔池面积，增加稀释率，从而把不锈钢基材中的Si等元素引入到焊缝金属中，从而进一步增加热裂纹倾向。当其含量控制在0.005％以下时，可有效防止晶界脆化，以及对于焊接熔池和稀释率的影响。因此，优选含量是≤0.005％。

当其含量≤0.003％时，效果更好。

当其含量≤0.0015％时，效果最好。

Si，一方面会增加焊接熔池的凝固温度区间，从而增加热裂纹倾向；另一方面会增加焊接熔池流动性，增加稀释率，把不锈钢基材中的Si，P等元素引入到焊接熔池中，进一步增加热裂纹倾向。当其含量在0.30％以下时，在有效降低凝固温度区间的同时，也会有效降低稀释率，从而降低热裂纹倾向。因此，优选含量0.30％以下。

当其含量≤0.22％时，效果更好。

当其含量≤0.15％时，效果最好。

S+P，在焊接熔池凝固过程中容易引发晶界偏析、诱导热裂纹发生，因此需要加以控制。当其总量低于0.01％时，可有效控制宏观偏析，从而降低树枝晶偏析，有效降低热裂纹倾向。因此，优选含量≤0.01％。

当其含量≤0.008％时，效果更好。

当其含量≤0.005％时，效果最好。